兰州理工大学土力学课后答案

土的形成及三相组成土的物理性质及工程分类（3.25日）*不同粒组其工程性质有何特点？答：1.巨粒:（透水大，无黏性，吸附差，无毛细水，难压缩——承载力高）漂石/块石（d200mm）卵石/碎石（60d≤200mm）2.粗粒砾粒（20d≤60mm）砂粒（0.075d≤20mm）3.细粒粉粒（0.005d≤0.075mm）黏粒（60d≤200mm）二者仅有量的差别，无质的差别透水大，无黏性，吸附弱，毛细水低，难压缩易透水，无黏性，毛细水不太高，可压缩，可冻胀，细砂容易液化透水很弱，黏性强，毛细水高，易压缩，塑性强，蠕变性显著，可发生干缩/湿胀，承载力低弱透水，弱黏性，吸附好，易压缩，易冻胀，承载力中等*土的主要成因类型及其特点1.残积土：粒度大，磨圆和分选差，母岩矿物为主——风化壳2.坡积土：粒度差别大，分选差——重力堆积，山区3.洪积土：粒度差别大，分选/磨圆度差——洪水沟谷/洪积扇4.冲积土：距离长磨圆度较好，分选好——河谷/古河道/三角州5.湖积（相）土：分选好，粒度细，层理细腻，黏粒高，湖生物6.海积（相）土：视环境差别大，黏土/砂土为主，海生物7.风积土：分选好，粒度小，层理弱,砂/粉粒为主——沙漠/干旱地区8.冰积土/冰碛物：分选差，粒度差别大，磨圆度差——冰川/古冰川9.污染土——受化学污染，成分、结构和性质发生了变化——尾矿、垃圾填埋场，不同污染源，情况不同，需专门研究（工程性质、环境危害、健康影响）（大沙沟——垃圾土）*2.1土是由哪几部分组成？土中水分几类？各有什么特征？（水）对土的工程性质影响如何？答：气、液（水）、固。结合水（强结合水，弱结合水）和自由水（毛吸水、重力水）。弱结合水—塑性，毛细水—毛细吸附，假黏聚力，重力水—渗透性*2.2题略。（Cu，Cc联合评价级配，还可评价渗透性）*2.3什么是土粒结构？它对土的工程性质有何影响？土粒结构指土的微观结构，即，土颗粒的大小、形状、和排列方式。大小：颗粒大小影响强度、塑性、吸附性形状：磨圆度，影响强度或者内摩擦角排列方式：1.某土层的颗粒比重为2.75,天然密度1.65g/cm3,饱和度为85%，液限52%，塑限37%。试求此时的液性指数及孔隙比。（IL=0.367,e=1.375）SSssrrwdwdee(1)1swdwe(1)1Ssswrwddw关键是求含水量，求出后可以求得液性指数和孔隙比*3.1解：*3.2解：3ssssssssm350=1.67/v210mm-m350-310100%=100%=100%=12.9%mmVV-V(1+w)m(1+w)Vm/e=1111VVVm/m(1+0.129)2.67110.8051.671/2.670.d129420.805310sswssvswswsrvwgcmwVwdwSVee.8%31.911.48/110.29(1)(10.29)2.68110.8101.910.810.44844.8%11.812.680.290.96096.0%0.810dswsrgcmwwdeenedwSe1.该土应为粗粒土2.分步计算，累计误差*3.3解：*3.4解：32.700.401.08112.701.30/111.08srsswddwesmdgcmve002017.857110.1217.857(0.40.12)5swsssmmgwmmwmmwwmg333maxmaxminmaxminmaxminminmax(1)(10.232)2.6810111.06416.01.61.299g/cm;10.2324154201.886g/cm;1.200g/cm220350(1)(1)()1.=(1)(1)swdddssdddddrssddwdeeeDeemaxminsminmaxsmaxminmaxmaxmin()1.886(1.2991.200)==1.299(1.8861.200)2.e=12.68/1.88610.421e=12.68/1.20011.2331.2331.0640.1691.2330.4210.810.2100.2082ddddreeDee*3.5解：*3.6解：3maxmaxminmaxminmaxmin1.47/1.131.30/1()()1.66(1.301.20)0.2781/3,松散1.30(1.661.20)ddddrdddgcmweeDee*3.7解：1L1p122L2p2239.021.01830.5-21.0==9.5/18=0.5280.75,可塑18=3950,低液限I0.73(3920)13.8718，黏土——CL45.031.01442.0-31.0==11/14=0.7860.75,软塑14=4550,I0.73(4520)18.251限4，低液pLPLpLPLIwwIwIwwIw粉土——MLmaxminmaxminw1()()()100%/()100%1(1)(11)1sswddddrdddwwsatdsdswddswswsrdeDwddedndwewdSess1,,1(1)m=m=m(1+w)1swswVsVveVemmmmdwwmaxminmaxminminmaxmaxminmaxminm1m11(1)(1)(1)(1)()()sswdsswswdswswddrswswdddddddddvegdgdveeddeeDddee()100%100%100%()100%1()100%()100%()100%()()(1)或VWswsatssssswwswdwsssssswsss(1)/1111(1)11vsswssswswdss*4.122wvphzg位置水头压力水头测管水头总水头≈测管水头*4.2达西定律：水流速度与水力坡降成正比。层流，低流速，理想流体*4.3渗透力是水渗透过程中施加在土骨架上的力，由水力梯度/水头差引起。方向与渗流方向一致。渗透从土体内经过，渗透力作用于土骨架/土颗粒上，不仅仅限于土层表面，因而是体积力。浮力由静水压产生，方向单一向上。渗透力是渗流对土颗粒的冲击和拖曳作用，方向取决于渗流方向。二者产生的机制不同，作用方向不同。*4.4临界水力坡降：渗透力达到土的有效重度时的水力梯度（渗透力等于有效重力）。任何土只要渗透力足够大，均可引起流土。管涌是粗颗粒土孔隙中细颗粒被渗流带走后逐渐扩大的通道。仅在粗粒土中发生。*4.5均值土层中各向渗透系数一致，渗透方程与渗透系数无关，所以对流网没有影响。0zhkxhk22z22x各向渗透性同性kx=kz*4.61）位置水头以C点为0，h=z+hp测管水头hc=0+65cm，ho=50+0=50cm，Δh=152）竖向渗流v相同，列方程1231111231233121232100=0.148m2100有102020==7.426m++=15hhhkkkLLLhhhhhhhhhb3a32h=h650.14864.852h=h()650.14851=57.452cmcchcmhh*4.63）对于顶层土3111131111111111120101,5010()50,20.210202050()2100criiwcriiiLhHkikLLHkhhhhkkkHkHcmkkkQ也可以利用临界水力坡降求得表层土水头差为10cm，然后按照前面计算的各层水头差比例求得各层水头(20,20.2cm)。结果相同。*4.7cBC42607.57.567.56.75(单层土)22u210=20uuu=47.52u7.510=75u02020u10247.567.5u10475115AAwCAwAABAAAAABBBCCCphzmphzmhhhmkPakPakPakPakPakPa3稳定渗流条件下，同层土中水力坡降相同7.56j=j=j103.75/4ABCwhkNmH8631.51.5102001.12510/4qkiAms*位置水头Z：势能。由于其相对性，计算水压时需要按照实际情况考虑。*测管水头：获得的是等效水头，测管位置通常作为位置水头基准面。此时位置水头为0，测管水头即为压力水头。可视做该处的水头测量值。*4.8（图略）1）位置水头零点从A算起，则ZA=0,ZB=5m（高出为正）2）A点总水头为10m，压力水头为10m3）B点压力水头4m，所以B点总水头为9m。4）AB间水头差=10-9=1m*4.912.71(1)(1)1.076110.58scrswGiGnewphz*水力学——渗透——(非)稳定渗流——流量*土力学——稳定渗流——结构/土层稳定性/稳定流量*5.1自重应力是由于上部土层有效重量产生的土层应力。当土层固结稳定后，自重应力不会引起土层变形。附加应力是由于外荷载及地下渗流和地震等作用在地基内产生的应力增量。附加应力是地震变形和失稳的主要原因。自重应力随深度增加而增大。*5.2地下水升降会引起土中自重应力的减小或增加。地下水位下降会引起有效自重应力增加，地基产生沉降。下水位上升会减小地基承载力，降低地基抗剪强度，也会引起地基变形或者失稳。工程中应尽量避免水位过大的变化，或者施工时考虑水位变化对地基的影响并采取预防措施。*5.3矩形基础的l/b越大，基础越长，其地基附加应力系数越大；z/b越大，附加应力系数越小。*5.4均质地基上，当基础面积和埋深相等时，宽度相同的条形基础的沉降大于方形基础的沉降。因为条形基础的附加应力影响深度大，地基附加应力系数较大。*5.5乙基础中心下附加应力大。乙基础面积为甲的1/4，所以其基底附加压力为甲的4倍。附加应力系数有影响但不会差4倍。*如果甲、乙两基础面积差两倍时，情况较复杂。在0.9m以内，乙基础的附加应力大；大于0.9米后，甲基础的附加应力大(z/b小)。由于附加应力在浅处大，总体变形仍然是乙基础大。*5.6A点的附加应力计算应划分计算单元如下：ASLMONBPQVUAQSABBAUPVATNVAUOALMTT*5.7增加埋深，由P0=P-γ0d可知，当基础加深时，附加压力减小，故土中附加应力减小。*5.8附加应力的分布规律是：1.基础中心沿深度方向逐渐减小；2.在同一深度附加应力从基础中心向两侧逐渐减小3.距离基础中心一定距离时，在较浅的土层中，附加应力随深度增大，当深度较深时，附加应力又随深度减小。*5.9偏心荷载下地基反力的分布有三种形式：*当eL/6时，为梯形分布；当e=L/6时，为三角形分布*当